ريزمدل پيوسته سه‌بعدي بر مبناي مفهوم چندصفحه‌اي جهت تحليل رفتار غيرخطي پانل بنايي

3D Continuous Micro-Model Based on Multi-laminate Concept for the Nonlinear Numerical Analysis of Masonry Panels

در اين مقاله يك ريزمدل پيوسته سه بعدي جهت پيش­بيني رفتار بنايي غيرمسلح ارائه مي­‌گردد. اين مدل بر مبناي مفهوم ريزصفحه (چندصفحه) است و براي مدل‌سازي شكست در سازه بنايي توسعه مي­‌يابد. با توجه به عدم وجود يك مدل سه بعدي قوي و در عين حال كاربردي در اين زمينه، هدف اصلي از كار حاضر ارائه يك مدل ساختاري بر مبناي تعداد پارامترهاي حداقلي آزمايشگاهي است كه به آساني محاسبه شده (c و φ) و قادر به بازتوليد رفتار سه بعدي مصالح شبه‌ِترد (مانند بناييِ آجري) است. در ريزمدل پيوسته سه بعدي، مصالح بنايي (آجر و ملات)، با المان‌هاي محيط پيوسته مدل مي­شوند و با توجه به عدم استفاده از المان­‌هاي درز مجزا، پيش پردازش (گسسته‌سازي)، تحليل و پردازش نتايج، بسيار ساده‌­تر انجام خواهد شد. سطح تسليم استفاده شده در اين مدل شامل سطح تسليم تعميم يافته مور - كلمب دوبعدي همراه با يك قطع‌كننده كششي است. اين سطح تسليم ساده دوبعدي در چارچوب مفهوم چندصفحه‌اي، قادر به بازتوليد رفتار سه بعدي مصالحِ ترد است و ويژگي­هايي مانند وابستگي مقاومت به محصورشدگي، اتساع و كنترل اتساع با محصورشدگي، ناهمساني (ذاتي و تحميلي در نتيجه تشكيل ترك)، سخت­‌شوندگي و نرم‌­شوندگي در مراحل مختلف (رفتار قبل و پس از نقطه اوج)، را لحاظ مي‌­كند. جهت نمايش تواناييِ اين مدل، دو ريزآزمايش (آزمايش كشش مستقيم نمونه بتني و برش مستقيم دو آجره) و يك پانل­ بناييِ (آزمايش پيج) تحت بارگذاري­ كشش تك‌محوري با زواياي مختلف نسبت به درز ملات، انتخاب شده است. مقايسه نمودار بار-تغييرمكان و مودهاي گسيختگي حاصل از شبيه‌سازي به وسيله مدل حاضر، با داده‌­هاي آزمايشگاهي و ساير مدل‌­هاي عددي ارائه شده در منابع معتبر، عملكرد مدل را تأييد مي‌­كند.

This paper presents a continuous micro model for the prediction of the behavior of a masonry structure. A model based on multi-laminate theory is developed to model the fracture in unreinforced masonry. The main purpose of this paper is to develop a constitutive model for practical applications which has few and easily measurable parameters and is capable of reproducing advanced features of the behavior of masonry brickworks such as cohesive-frictional response (strength dependence on confinement), dilatancy, and dilatancy control with confinement, anisotropy (inherent and induced which is caused by cracking formation), hardening-softening and different levels of brittle behaviors. The yield surface used in this model consists of a generalized Mohr-Coulomb yield surface together with a cut-off tensile. This can address both pre and post-peak behaviors. The capability of this model is confirmed for simulating the masonry behavior under lateral loading by comparing the numerical simulation results with experimental data in the literature.